移運鉆機新型管線槽設計

嚴亮，殷克平，馬勇，強亮，劉旬，劉靜

（1.中油國家油氣鉆井裝備工程技術研究中心有限公司，陜西寶雞 721002；2.中國石油集團西部鉆探工程有限公司 克拉瑪依鉆井公司，新疆 克拉瑪依 834008）

0 引言

為保護電纜、各類供應管線等不被外界因素所破壞，表現出整體美觀的特點，各區域之間油、水、電、氣等連接管線均鋪設在管線槽內。管線槽主要用于保護鉆機運行過程中所需的油、水、電、氣路的管線，是鉆機各個部件有效連接后的一套輔助設備。常規鉆機的管線槽往往只作為電纜的保護功能，其拆卸困難，還容易出錯和損壞電纜。

而追求鉆機快速搬家是各鉆井承包商追求的目標。鉆機的物理性能成為衡量鉆機性能的重要指標。現代電動鉆機中，電纜拆裝搬運幾乎占了50%左右的搬家時間，尤其是快速移運鉆機[1-3]，拆裝電纜用了60%～70%的時間。要解決以上問題，減少電纜拆裝時間，將在新的移運鉆機的管線槽設計上改進管線槽結構以滿足現場使用需求。

1 傳統管線槽的結構型式

上鉆臺主管線槽采用折疊式，內裝電纜線和上鉆臺管線，該管線槽可隨鉆機一起起升就位，折疊下放，可實現搬家不拆電纜和管線,折疊整體運輸，保證鉆機在整體拆裝移運方面方便、快捷，該系統中，管線槽在使用過程中不得有干涉現象，如有妨礙過車現象，則需要加過車橋以滿足鉆機要求。

1）主管線槽。在電控模塊和鉆臺之間主管線槽采用3段折疊式電纜槽，一端與司鉆偏房大梁采用銷軸耳板連接，另一端與發電機組拖撬底部支撐用掛鉤的活連接方式，如圖1所示。

圖1 主管線槽連接圖

2）泥漿泵組電纜槽。主要輸送VFD房去泥漿泵及固控罐所需的電纜。鉆機運行期間，旋轉電纜槽旋轉定位于VFD與泥漿泵撬之間，當拆卸鉆機時，旋轉電纜槽旋回，固定在泥漿泵撬上，整體跟著泥漿泵托撬移運，如圖2所示。

圖2 泥漿泵組電纜槽圖

3）拖撬到固控罐之間電纜槽。在泥漿泵托撬前段，設有電纜插轉箱，該插轉箱的主要作用是將去固控罐部分的用電在此插轉，然后經固控罐旋轉電纜架，到固控罐上各用電設備，其可在拆卸鉆機時，經泥漿泵撬的固控罐設備用電電纜，可不拆卸，直接插轉，經固控罐旋轉電纜架與固控罐一起運輸，如圖3所示。

圖3 拖撬到固控罐之間電纜槽

2 傳統管線槽的缺點

1）折疊管線槽落地鋪設。沙漠中環境溫度高，其地面溫度更高，電纜如果鋪設在地面，其電纜表皮容易老化，縮短電纜的使用壽命。

2）折疊管線槽在拆卸時，從電控房到管線槽段電纜需要全部拆除，然后疊放在折疊管線槽上運輸，增加了拆裝電纜的勞動強度及運輸單元。

3）發電機房與鉆臺面之間主管線槽采用折疊式管線槽，在拆卸移運過程中成獨立的運輸單元，增加了移運的運輸單元。

4）發電機房與鉆臺面之間的管線槽主要采用折疊式管線槽，其在安裝調試過程中連接精度要求較高。

3 新管線槽的結構設計

為了適應鉆機現場使用環境及用戶要求，對新移運鉆機的管線槽做了如下設計和改動：

1）主管線槽設計。在電控模塊和鉆臺之間采用2段高空電纜槽，一端與司鉆偏房采用鉸接連接，另一端在電控拖撬上固定1個立柱，在立柱頂端與電纜槽采用鉸接連接，鉆機搬家時，管線槽折疊后隨電控拖撬整體運輸（如圖4），減少拆卸電纜的同時，減少了運輸單元。

圖4 主管線槽方案

設計時，兩管線槽之間的夾角不宜過大，為了管線槽能夠折疊到電控拖撬上運輸，所以2段管線槽之間連接銷軸設計在管線槽一側。由于管線槽兩端和管線槽之間采用鉸接連接，所以應采用3個點鉸接的結構形式，校核其強度能滿足使用需求。

整體電控拖撬在工作狀態時受管線槽推力、重力、支座的向上支撐力、地面給支座的摩擦水平推力。而摩擦力受支座與地面之間摩擦因數的影響，并且管線槽的推力受鉆臺震動影響而有沖擊，當支座與地面之間摩擦力小于管線槽推力時，有可能引起電控拖撬向后移動，如果移動，兩端管線槽之間的夾角有可能增大，管線槽的水平推力會更大，這樣會造成電纜槽下落的重大事故。為了解決該問題，在2個管線槽之間增加一套鋼絲繩總成拉緊裝置，以此防止管線槽之間的夾角在受力過程中變大（如圖5）。

圖5 管線槽工作狀態鋼絲繩總成

2）泥漿泵電纜槽。主要輸送VFD房去泥漿泵的電纜。此段電纜槽由泵區電纜槽和過渡電纜架組成，泵區電纜槽設計在泥漿泵上方，過渡電纜架連接泵區電纜槽和VFD房，本設計既方便管線槽的安裝拆卸，又有利于電纜的走向，而且將管線槽設計為平置，利于電纜的安裝和檢修。當拆卸鉆機時，只需將過渡電纜架旋轉到泵撬上，整體隨泵撬走，不需要拆卸電纜即可，如圖6所示。

圖6 泥漿泵組管線槽運輸狀態

3）固控罐區電纜槽。主要輸送VFD房去固控罐所需的電纜。本設計中將固控罐電纜從電控房直接輸送到固控罐上，鉆機運行期間，旋轉電纜槽旋轉定位于VFD與泥漿泵撬之間，泥漿泵撬上設置支撐管線槽的支架（如圖7）。運輸時直接將電纜槽折疊旋轉到固控罐上，整體跟隨固控罐運輸（如圖8）。本設計的優點就是減少了泥漿泵撬上的轉接板，減少了電纜的插接。

圖7 固控罐區管線槽工作狀態

圖8 固控區罐管線槽運輸狀態

4）可調式對接設計。主管線槽與鉆臺面連接耳板處，設置可旋轉余量；泥漿泵電纜槽、固控罐區電纜槽與發電機房對接時，給每組電纜槽端頭設有100 mm的可調節余量，在鉆機拆裝過程中，最大限度地解決了由于設備之間無法按圖樣完全精確定位，而導致主管線槽無法連接的問題。

4 新管線槽的技術特點

1）拆裝工作少。鉆機拆卸移運時，不用拆卸電纜槽內電纜，縮短了拆卸安裝時間，降低了工人的勞動強度。

2）運輸單元少。主管線槽收回到發電機房上，與發電機房成為1個運輸單元（如圖4）；泥漿泵組管線槽收回到泥漿泵拖掛車上，與泥漿泵組成1個運輸單元（如圖6）；固控區管線槽收回到固控罐上，與固控罐成為1個運輸單元（如圖7所示）。

3）將管線槽設計在高空。管線槽高度均大于2 m，管線槽的通風性好，電纜散熱性好，延長了電纜的老化周期。而且在沒有過車橋的情況下其下方均可過車、過人。

4）減少電纜的損傷。新管線槽中的所有電纜均不需要拆卸即可運輸，這樣減少了在安裝和拆卸過程中對電纜的損傷。

5）安裝難度小。每組管線槽均采用模塊化設計，與應用設備隨機運輸，再次安裝時，只需要連接發電機房處的插接件即可，各使用設備無需再連接油管、水管及電纜等管線。

6）主管線槽的鉆臺面連接耳板可旋轉余量。泥漿泵電纜槽、固控罐區電纜槽的100 mm的可調節余量，解決了鉆機安裝時無法精確定位的問題。

5 結論

通過對傳統管線槽與新管線槽的結構分析對比，新管線槽在鉆機拆卸過程中無需再拆卸電纜，減少鉆工搬家時的拆卸工作，節省移運時間；新管線槽設計無需再增加電纜轉接板，節省主管線槽及泥漿泵組處的插接件，電纜從電控房直接到設備，中間無需轉接，減少轉接過程中的信號遺失等問題，同時也節約了電控成本；新的管線槽減少了鉆機的運輸單元，降低了勞動成本，最終實現快速搬家，降低鉆工勞動強度，得到用戶青睞。